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隨著科學技術的不斷發(fā)展，對材料性能的要求越來越高，尤其在微電子，微機械和其它微型精密系統(tǒng)中，元件的精確外形及外形的細微變化對其功能至關重要，但有的材料所應用的環(huán)境又面臨較大的溫度變化，那么其熱膨脹性質對這種材料的性能穩(wěn)定、壽命及應用范圍將有著不同尋常的意義。熱應力造成的機械疲勞、蠕變、形貌及微結構上的不易察覺的變化，甚至應力斷裂等將嚴重導致材料性能的變化甚至失效。負熱膨脹材料的發(fā)現(xiàn)為解決這類問題提供了可能，可以通過將具有負熱膨脹系數(shù)與正熱膨脹系數(shù)的材料進行復合，以期制備各種低熱膨脹系數(shù)乃至零膨脹系數(shù)

氣凝膠材料是一種納米多孔性固體材料，孔隙率高達80.0-99.8%，是最輕的固體材料，比表面積非常大，隔熱性能好。 本項目除可生產(chǎn)耐650oC二氧化硅氣凝膠隔熱復合材料外，還可生產(chǎn)耐1100oC透波型二氧化硅氣凝膠隔熱復合材料。氣凝膠隔熱復合材料可用于冷庫保溫、石油管道保溫、LNG保溫、高速鐵路保溫隔音等領域；還可用于防爆、防彈，氣凝膠材料具有吸能的特點，在防爆領域應用前景廣闊。 本項目研制的二氧化硅氣凝膠隔熱復合材料性能指標優(yōu)于國外同類產(chǎn)品，耐1100oC的兩種二氧化

上海科技大學物質科學與技術學院教授于奕課題組與美國普渡大學研究團隊合作，在新型半導體異質結研究中取得重要進展，首次成功制備并表征了二維鹵化物鈣鈦礦橫向外延異質結。相關研究成果日前在線發(fā)表于《自然》。半導體異質結精準制備是半導體器件的起點，是現(xiàn)代電子學和光電子學的重要基石。鹵化物鈣鈦礦材料作為一類近年來引起廣泛關注的新興半導體，在太陽能電池、發(fā)光二極管、激光等領域展示出巨大的應用前景。在構建鹵化物鈣鈦礦半導體異質結的道路上，有兩個科學難題一直未得到解決。一方面，該材料易發(fā)生離子擴散，難以獲得高質量的原子級平整的異質界面；另一方面，鹵化物鈣鈦礦對空氣、水分、電子束輻照等因素十分敏感，其微觀結構解析特別是原子結構成像困難重重。缺乏原子結構信息的指導，材料的精準構筑與性能設計難以開展。于奕課題組與合作團隊在這兩個前沿難題的解決上取得了突破。研究人員在材料制備過程中引入剛性有機配體來抑制離子擴散，成功制備了二維有機—無機雜化鹵化物鈣鈦礦橫向異質結；發(fā)展了低劑量像差校正電子顯微技術，首次揭示了二維橫向異質結的界面原子結構，直接證實獲得了原子級平整界面。同時，于奕團隊找到了一種優(yōu)化的低劑量成像方法，首次實現(xiàn)了輻照敏感的二維橫向異質結原子結構解析。這一突破提供了界面原子結構、缺陷構型以及晶格應變等準確信息，為這類新型半導體異質結的微觀結構設計提供了直觀的指導。在這些研究發(fā)現(xiàn)的基礎上，研究團隊進一步合作，展示了新型異質結原型器件中的整流效應，驗證了這類新型半導體走向應用的前景。相關論文信息：https://doi.org/10.1038/s41586-020-2219-7

聚合物復合PTC材料是近年來在國際上發(fā)展很快的高科技產(chǎn)品，該種材料其電阻隨溫度作非線性變化，具有正溫度系數(shù)（即所謂PTC特性），當溫度上升到某一值時，電阻急劇增加。利用這一特性做出的自控溫加熱材料，能根據(jù)環(huán)境溫度自動調節(jié)輸出功率，具有保溫和控溫的功能。美國將此項技術列為不轉讓類技術。 與陶瓷PTC材料相比，聚物合復合PTC材料具有成本低，易于加工

提出引入活性客體來調控金屬有機框架（MOF）體系自旋轉換性能的策略，并成功地通過特定活性客體的可逆化學變化得到驗證；通過引入雙吡啶三氮唑陰離子配體設計組裝出自旋轉換溫度創(chuàng)紀錄的自旋交叉材料?該研究團隊最近通過精心設計，將氨基官能團引入到霍夫曼型MOF材料中，合成了首例具有HS0.0LS1.0?HS0.25LS0.75?HS0.5LS0.5?HS0.75LS0.25?HS1.0LS0.0五種自旋狀態(tài)的四步自旋轉變MOF材料，并通過磁性、差示掃描量熱法和單晶衍射法進行了表征確認。對于HS0.25LS0.75自旋態(tài)，我們從結構上捕捉到首例具有LS-LS-LS-HS三維有序交替排列特征的磁結構。更加令人驚奇的是，通過對主客體間超分子作用的調控可以實現(xiàn)四步、兩步和一步自旋交叉性質之間的可逆轉變，為設計具有多步自旋轉變的多穩(wěn)態(tài)磁性材料提供了新的思路。

新材料研發(fā)

價格低廉、無毒、環(huán)境友好的金屬錫（Sn）與鉍（Bi）在能源轉化和存儲等領域有著廣泛應用。然而，由于Sn與Bi的晶格失配大(>22%)、易相分離和氧化、以及二者之間相容性低于2 at%，使得純相Sn1-xBix合金材料的制備及其物化性質的研究成果較少被報道。

隨著工業(yè)生產(chǎn)的加快以及人類生活品質的提高，對多相分離中的分離效率和膜材料的使用壽命都有了更高的要求。本項目旨在研究制備仿生液體復合膜材料。通過仿生多孔膜材料與功能液體的協(xié)同物理化學設計，制備的仿生液體復合膜材料突破傳統(tǒng)固/液界面設計的限制，應用全新的動態(tài)固/液/液界面設計制備液體復合膜材料，可用于污水處理和工業(yè)生產(chǎn)中的油/氣/水分離，較傳統(tǒng)商業(yè)膜在抗污節(jié)能，力學性能，耐用性和使用壽命等方面有顯著提高。

納微結構賦予材料新的功能和功效。利用CO2 輔助霧化制備和組裝納微顆粒結構材料，通過二相或多相流的噴頭結構元件膨脹和霧化，根據(jù)混合和相分離的變化，組裝納微顆粒結構和形態(tài)。根據(jù)液滴在射飛過程中由于環(huán)境的變化而潰散、霧化、溶劑蒸發(fā)射飛過程中環(huán)境以及混合方式的調節(jié)，可形成各種納微尺度和不同結構組裝的顆粒材料。例如，根據(jù)多相流結構元件可快速形成高過飽和度快速成析和射流分散這樣的特點，可設計給藥系統(tǒng)，形成芯囊型或相互包嵌的超微細給藥系統(tǒng)。又如用本方法制備的含能材料納微顆粒，具有獨到之處。

成果與項目的背景及主要用途： 術后粘連是有手術史以來國內外亟待解決的重要醫(yī)學難題之一。在外科領域開展的手術中，絕大多數(shù)都涉及到防止組織之間粘連的問題。術后粘連可以引起嚴重的并發(fā)癥，如腹部、盆腔等均可引起粘連性腸梗阻，甲狀腺手術后引起喉返神經(jīng)損傷以及因盆腔組織粘連而導致的女性不育癥。90%的患者在術后均有不同程度的粘連產(chǎn)生，60%的患者需要采取一定的防粘連措施。 目前防止術后粘連國際上采用較多的是“短期屏障"法，即術后在容易發(fā)生粘連的部位植入隔離材料。隨著 70 年代后美國醫(yī)用材料方面的突破，可生物降解吸收材料已得到醫(yī)療市場的認可。現(xiàn)有的美國 FDA 批準的術后防粘連產(chǎn)品有三種。本課題組設計和研制了一種結構獨特的可拋型防粘連膜材料 AntiTriplex。它是一種生物相容性良好、安全、無毒、無刺激、可降解吸收的薄膜材料，其獨特的表面結構特性可以將手術創(chuàng)面和周圍組織有效隔離開，有效地保護好手術創(chuàng)面。 技術原理與工藝流程簡介： 該術后防粘連膜由多糖分子、多肽大分子和合成大分子組裝而成的三元膜。該三元膜綜合了三種材料的優(yōu)點，使膜材料的力學性能、水穩(wěn)定性、降解速率、臨床可操作性、防粘連效果等得到全面提升。主要工 藝流程如下： 多肽大分子 ↓ 合成大分子 → 反應器 --→成膜 → 后處理 → 干燥 → 成品膜 → 包裝 → 滅菌 ↑ 改性多糖大分子 技術水平及專利與獲獎情況： 該新型術后防粘連膜獨特的結構設計代表了當今該領域國際先進水 應用前景分析及效益預測： 不管是傳統(tǒng)的腹腔、心血管、椎板外科手術，還是新興的微創(chuàng)手術，均會存在不同程度的粘連現(xiàn)象。現(xiàn)階段歐美已經(jīng)形成了一個龐大的防粘連材料市場，據(jù)統(tǒng)計，在美國每年用于治療腹腔、盆腔粘連的費用高達約 12 億美元。美國在 2000 年有 750 萬例出現(xiàn)術后粘連，預計到 2006 年將增加到 2000 萬。雖然美國 FDA 已批準了 3 個防粘連材料，但均有缺陷。中國人口眾多，醫(yī)療水平不及美國，如以 1500 萬人保守數(shù)字計，每人需要防粘連材料一份（至少），每份約 200 元，市場容量將是 30 億，利稅近 10 億，是國家鼓勵優(yōu)先發(fā)展的高技術產(chǎn)業(yè)。 應用領域：醫(yī)療器械、生物材料制品、組織工程制品 技術轉化條件（包括：原料、設備、廠房面積的要求及投資規(guī)模）：原材料均為國產(chǎn)，價格低廉。所需設備為常用設備，投資不大。常規(guī)醫(yī)藥行業(yè)的廠房基本上能滿足要求，主要生產(chǎn)車間 150 平方米。投資規(guī)模依生產(chǎn)規(guī)模而定。 合作方式及條件：面談平, 目前已申報國家發(fā)明專利 2 項。